DE102008046985B4

DE102008046985B4 - Verfahren zur Herstellung einer Maske

Info

Publication number: DE102008046985B4
Application number: DE102008046985.8A
Authority: DE
Inventors: Yasushi Okubo; Masahiro Hashimoto; Toshiyuki Suzuki; Takayuki Ohnishi; Hirohito Anze; Hitoshi Sunaoshi; Takashi Kamikubo
Original assignee: Hoya Corp; Nuflare Technology Inc
Current assignee: Hoya Corp; Nuflare Technology Inc
Priority date: 2007-09-14
Filing date: 2008-09-12
Publication date: 2021-02-18
Anticipated expiration: 2028-09-13
Also published as: TW200937111A; JP2009069677A; US20090075185A1; JP5348866B2; US8367276B2; KR101633926B1; KR20090028470A; DE102008046985A1; TWI396936B

Abstract

Verfahren zur Herstellung einer Fotomaske (100), umfassend die Schritte:Herstellen eines Maskenrohlings (10), umfassend ein transparentes Substrat (1), einen Lichtschutzfilm (2), gebildet auf dem transparenten Substrat und hergestellt aus einem Material, das hauptsächlich Chrom enthält, und umfassend eine Antireflexionsschicht an seinem Oberflächenschichtbereich, eine Maskenschicht (3), gebildet auf der Antireflexionsschicht des Lichtschutzfilms, um als Ätzmaske beim Ätzen zu dienen, bei dem der Lichtschutzfilm zu einem Übertragungsmuster geformt wird, wobei die Maskenschicht aus einem Material hergestellt ist, das Silizium enthält, einen auf Chromnitrid basierenden Film (4), der auf der Maskenschicht gebildet ist und zumindest Chrom undStickstoff enthält, und einen Film aus einem Fotolack (5) zur Beschreibung mit Elektronenstrahlen, der auf dem auf Chromnitrid basierenden Film gebildet ist;Anwenden eines Muster-Schreibeprozesses und eines Entwicklungsprozesses auf den Film aus einem Fotolack zur Beschreibung mit Elektronenstrahlen, um ein Fotolackmuster (51) zu bilden;Trockenätzen des auf Chromnitrid basierenden Films unter Verwendung des Fotolackmusters als Ätzmaske, um einMuster (41) eines auf Chromnitrid basierenden Films (4) zu bilden;Trockenätzen der Maskenschicht (3) unter Verwendung desMusters (41) des auf Chromnitrid basierenden Films (4) als Ätzmaske, um ein Maskenschichtmuster (31) zu bilden; undTrockenätzen des Lichtschutzfilms (2) unter Verwendung desMaskenschichtmusters (31) als Ätzmaske, um ein Lichtschutzfilmmuster (21) zu bilden und Entfernen desMusters (41) des auf Chromnitrid basierenden Films (4) beim Mustern des Lichtschutzfilms (2).

Description

Diese Anmeldung basiert auf und nimmt die Priorität in Anspruch von der japanischen Patentanmeldung Nr. 2007-239953 , angemeldet am 14. September 2007, deren Offenbarung hierin in ihrer Gesamtheit durch Inbezugnahme aufgenommen ist.
Hintergrund der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Maske (Fotomaske) zur Verwendung beim Übertragen eines feinen Musters bei der Herstellung von Halbleiterelementen oder dergleichen.
Mit der Erhöhung der Feinheit von Schaltungsmustern von Halbleiterelementen oder dergleichen ist die Toleranz zwischen den geplanten/entworfenen und den gemessenen Musterlinienbreiten von Fotomasken viel kleiner geworden. Da sich der Integrationsgrad von integrierten Halbleiterschaltungen erhöht hat, sind die Designregeln beim Prozess zur Herstellung solcher Schaltungen sehr viel strenger geworden, und es sind mehr und mehr höhere Anforderungen an die CD („Critical Dimension“, kritische Ausmaße)-Gleichmäßigkeit und die CD-Linearität aufgestellt worden.
Zum Beispiel sind Techniken, die solche Erfordernisse erfüllen sollen, in US-Patent Nr. US 6,472,107 B1 (Patentdokument 1) und der Veröffentlichung der ungeprüften japanischen Patentanmeldung JP 2005 - 62 884 A (Patentdokument 2) offenbart. Die in Patentdokument 1 offenbarte Technik ist ein Verfahren, in dem ein hartes Maskenmuster anstelle eines Fotolackmusters beim Ätzen einer Chromschicht zur Verbesserung der CD-Gleichmäßigkeit und der CD-Linearität einer Fotomaske verwendet wird. Es ist offenbart, dass Silizium (Si), Ti, TiW, W, TiN, Si₃N₄, SiO₂, SOG (Spin On Glass) oder dergleichen als Substanz verwendet wird, die eine harte Maske aufbaut, die zum Bilden des harten Maskenmusters verwendet wird.
Die in Patentdokument 2 offenbarte Technik stellt eine Verbesserung der in Patentdokument 1 offenbarten Technik dar. Diese Technik stellt einen Maskenrohling, umfassend eine harte Maske, mit solch einem Vorteil bereit, dass, während der Vorteil des obigen harten Maskenmusters beibehalten wird, eine Beschreibung mit Elektronenstrahlen gut durchgeführt werden kann, da er leitfähiger ist, und ferner kann er eine große Ätzselektivität in Bezug auf einen Chrom-Lichtschutzfilm aufweisen. Es ist offenbart, dass Mo, MoSi, MoSiON oder dergleichen als Substanz, die die harte Maske aufbaut, eingesetzt wird.
US 2007/0 212 618 A1 stellt weiteren Stand der Technik dar.
Darstellung der Erfindung
Jedoch wurde gemäß der Untersuchung des vorliegenden Erfinders gefunden, dass die in Patentdokument 2 beschriebene Technik das folgende Problem aufweist. Wenn hochgradig akkurate Belichtung unter Verwendung einer Elektronenstrahlen-Schreibevorrichtung durchgeführt wird, wird entsprechend dem Muster-Layout (Belichtungsmusterdichte und -anordnung) eine PEC („Proximity Effect Correction“, Korrektur für einen Effekt der Annäherung), FC („Fogging effect Correction“, Korrektur der Schleierbildung) oder dergleichen durchgeführt. Hierin ist PEC ein Mechanismus zum Korrigieren einer Linienbreitenabweichung, die durch eine Interferenz der eingestrahlten Elektronenenergie verursacht wird, die zwischen nahe beieinander liegenden Mustern auftritt, und er korrigiert im Wesentlichen eine Flächenabweichung im Mikrometer (µm)-Bereich. Andererseits ist FC ein Mechanismus zum Korrigieren eines Phänomens, worin Elektronen, die von einem Substrat reflektiert werden, wiederum von einem Strukturelement einer Belichtungsvorrichtung (der untersten Oberfläche einer optischen Elektronensäule) (electron optical column)), die dem Substrat gegenüberliegt, reflektiert werden, um wiederum eine Fläche in der Größenordnung von Millimetern (mm) oder mehr, wie Schleier, zu belichten.
Entsprechend der Untersuchung des vorliegenden Erfinders wurde herausgefunden, dass, wenn ein harter Maskenrohling verwendet wird, wie z.B. der in Patentdokument 2 beschriebene, worin eine harte Maske unmittelbar unter einem Fotolack angeordnet ist, es einen Fall gibt, worin sich im Vergleich mit konventionellen Maskenrohlingen insbesondere die FC-Korrekturmenge erhöht, so dass die Korrektur erschwert wird. Das heißt, wegen der Erhöhung der FC-Korrekturmenge besteht das Problem, dass die CD-Gleichmäßigkeit oder die CD-Linearität einer Maske nicht erreicht werden kann, die für die Entwurfsvorgaben für Halbleiter der nächsten Generation (nach DRAM halber Abstand (half-pitch) 32 nm) erforderlich sind.
Aufgabe der Erfindung
Die Erfindung zielt darauf ab, das obige Problem zu lösen, und hat die Aufgabe, einen Maskenrohling bereitzustellen, der eine zufriedenstellende FC-Korrektur und somit die Herstellung einer Maske mit herausragender CD-Gleichmäßigkeit und CD-Linearität ermöglicht und der eine harte Maske umfasst, die die Erfordernisse bezüglich der Leitfähigkeit, der Ätzselektivität für einen Chrom-Lichtschutzfilm usw. erfüllt, und ferner eine Maske bereitzustellen, die unter Verwendung solch eines Maskenrohlings hergestellt ist.
Die vorliegende Erfindung ist durch das Verfahren zur Herstellung einer Fotomaske gemäß den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 definiert. Weitere bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen dargelegt.
Entsprechend dem ersten Aspekt wird ein Maskenrohling bereitgestellt, der auf einem transparenten Substrat mit einem Lichtschutzfilm aus einem Material, das im Wesentlichen Chrom enthält, gebildet ist und der zum Erhalt einer Fotomaske verwendet wird, indem der Lichtschutzfilm durch Lithographie unter Verwendung eines Fotolacks zur Beschreibung mit Elektronenstrahlen (electron beam writing resist) zu einem Übertragungsmuster geformt wird. Der Maskenrohling umfasst eine Maskenschicht, die auf dem Lichtschutzfilm gebildet ist, um als Ätzmaske beim Ätzen zu dienen, bei dem der Lichtschutzfilm zum Übertragungsmuster geformt wird, wobei die Maskenschicht aus einem Material besteht, das Silizium umfasst; und einen auf Chromnitrid basierenden Film, der auf der Maskenschicht gebildet ist und zumindest Chrom und Stickstoff umfasst.
Entsprechend dem zweiten Aspekt wird ein Maskenrohling gemäß dem ersten Aspekt bereitgestellt, worin der auf Chromnitrid basierende Film eine Dicke von 5 nm bis 30 nm aufweist.
Entsprechend dem dritten Aspekt wird ein Maskenrohling gemäß dem ersten Aspekt bereitgestellt, worin das Material der Maskenschicht Silizium, Sauerstoff und Stickstoff umfasst oder Molybdän, Silizium und Sauerstoff und/oder Stickstoff umfasst.
Entsprechend dem vierten Aspekt wird ein Maskenrohling gemäß dem ersten Aspekt bereitgestellt, ferner umfassend einen Phasenverschiebungsfilm, der zwischen dem transparenten Substrat und dem Lichtschutzfilm gebildet ist.
Entsprechend dem fünften Aspekt wird ein Maskenrohling gemäß dem zweiten Aspekt bereitgestellt, ferner umfassend einen Phasenverschiebungsfilm, der zwischen dem transparenten Substrat und dem Lichtschutzfilm gebildet ist.
Entsprechend dem sechsten Aspekt wird ein Maskenrohling gemäß dem dritten Aspekt bereitgestellt, ferner umfassend einen Phasenverschiebungsfilm, der zwischen dem transparenten Substrat und dem Lichtschutzfilm gebildet ist.
Entsprechend dem siebten Aspekt wird ein Maskenrohling gemäß dem ersten Aspekt bereitgestellt, ferner umfassend einen Fotolackfilm zur Beschreibung mit Elektronenstrahlen (electron beam writing resist film), der auf dem auf Chromnitrid basierenden Film gebildet ist.
Entsprechend dem achten Aspekt wird ein Maskenrohling gemäß dem siebten Aspekt bereitgestellt, worin der Fotolackfilm zur Beschreibung mit Elektronenstrahlen eine Dicke von 50 nm bis 400 nm aufweist.
Entsprechend dem neunten Aspekt wird ein Herstellungsverfahren für eine Fotomaske bereitgestellt, umfassend die Schritte: Herstellen eines Maskenrohlings, umfassend einen Lichtschutzfilm, der auf einem transparenten Substrat gebildet ist und aus einem Material besteht, das im Wesentlichen Chrom enthält, eine Maskenschicht, die auf dem Lichtschutzfilm gebildet ist, um als Ätzmaske beim Ätzen zu dienen, bei dem der Lichtschutzfilm zu einem Übertragungsmuster geformt wird, wobei die Maskenschicht aus einem Material besteht, das Silizium umfasst, einen auf Chromnitrid basierenden Film, der auf der Maskenschicht gebildet ist und zumindest Chrom und Stickstoff umfasst, und einen Fotolackfilm zur Beschreibung mit Elektronenstrahlen, der auf dem auf Chromnitrid basierenden Film gebildet ist; Anwenden eines Musterschreibeprozesses und eines Entwicklungsprozesses auf den Fotolackfilm zur Beschreibung mit Elektronenstrahlen, um ein Fotolackmuster zu bilden; Trockenätzen des auf Chromnitrid basierenden Films unter Verwendung des Fotolackmusters als Ätzmaske, um ein Muster des auf Chromnitrid basierenden Films zu bilden; Trockenätzen der Maskenschicht unter Verwendung des Musters des auf Chromnitrid basierenden Films als Ätzmaske, um ein Maskenschichtmuster zu bilden; und Trockenätzen des Lichtschutzfilms unter Verwendung des Maskenschichtmusters als Ätzmaske, um ein Muster des Lichtschutzfilms zu bilden.
Gemäß dem zehnten Aspekt wird ein Herstellungsverfahren für eine Fotomaske gemäß dem neunten Aspekt bereitgestellt, worin der auf Chromnitrid basierende Film eine Dicke von 5 nm bis 30 nm aufweist.
Gemäß den vorstehend beschriebenen Konfigurationen ist es möglich, einen Maskenrohling zu erhalten, der eine zufriedenstellende FC-Korrektur und somit die Herstellung einer Maske, die bezüglich der CD-Gleichmäßigkeit und der CD-Linearität herausragend ist, ermöglicht und der eine harte Maske umfasst, die die Erfordernisse bezüglich der Leitfähigkeit, der Ätzselektivität für einen Chrom-Lichtschutzfilm usw. erfüllt, und ferner eine Maske bereitzustellen, die unter Verwendung solch eines Maskenrohlings hergestellt ist.
Figurenliste

1 ist ein erklärendes Diagramm eines Abschnitts eines Maskenrohlings gemäß einer ersten Ausführungsform;
2 ist ein erklärendes Diagramm eines Abschnitts eines Maskenrohlings gemäß einer zweiten Ausführungsform;
3 ist ein erklärendes Diagramm eines Abschnitts eines Maskenrohlings gemäß einer dritten Ausführungsform;
4 ist ein erklärendes Diagramm eines Herstellungsprozesses bei der Herstellung einer Maske unter Verwendung eines Maskenrohlings gemäß Beispiel 1, welches einen Zustand veranschaulicht, worin ein Fotolackfilm 5 auf einem Maskenrohling 10 gebildet ist;
5 ist ein erklärendes Diagramm eines Herstellungsprozesses bei der Herstellung der Maske unter Verwendung des Maskenrohlings gemäß Beispiel 1, welches einen Zustand veranschaulicht, worin ein Fotolackmuster 51 gebildet ist;
6 ist ein erklärendes Diagramm eines Herstellungsprozesses bei der Herstellung der Maske unter Verwendung des Maskenrohlings gemäß Beispiel 1, welches einen Zustand veranschaulicht, worin ein Muster des auf Chromnitrid basierenden Films 41 unter Verwendung des Fotolackmusters 51 als Maske gebildet ist;
7 ist ein erklärendes Diagramm eines Herstellungsprozesses bei der Herstellung der Maske unter Verwendung des Maskenrohlings gemäß Beispiel 1, welches einen Zustand veranschaulicht, worin ein Maskenschichtmuster 31 unter Verwendung des Musters des auf Chromnitrid basierenden Films 41 als Maske gebildet ist;
8 ist ein erklärendes Diagramm eines Herstellungsprozesses bei der Herstellung der Maske unter Verwendung des Maskenrohlings gemäß Beispiel 1, welches einen Zustand veranschaulicht, worin ein Lichtschutzfilmmuster 21 unter Verwendung des Maskenschichtmusters 31 als Maske gebildet ist;
9 ist ein beispielhaftes Diagramm eines Herstellungsprozesses bei der Herstellung der Maske unter Verwendung des Maskenrohlings gemäß Beispiel 1, welches einen Zustand veranschaulicht, worin das Maskenschichtmuster 31 entfernt ist, so dass die Maske erhalten wird, die das Lichtschutzfilmmuster 21, gebildet auf einem transparenten Substrat 1, aufweist;
10 ist ein erklärendes Diagramm eines Herstellungsprozesses bei der Herstellung einer Maske unter Verwendung des Maskenrohlings gemäß Beispiel 7, welches einen Zustand veranschaulicht, worin ein Lichtschutzfilmmuster 21 und ein Maskenschichtmuster 31 auf einem Halbton-Phasenverschiebungsfilm („half tone phase shifter film“) 6 gebildet sind;
11 ist ein erklärendes Diagramm eines Herstellungsprozesses bei der Herstellung der Maske unter Verwendung des Maskenrohlings gemäß Anspruch 7, welches einen Zustand veranschaulicht, worin ein Phasenverschiebungsfilmmuster 61 gebildet ist durch Trockenätzen unter Verwendung eines Musters eines laminierten Films als Maske, das das Maskenschichtmuster 31 und das Lichtschutzfilmmuster 21 umfasst;
12 ist ein erklärendes Diagramm eines Herstellungsprozesses bei der Herstellung der Maske unter Verwendung des Maskenrohlings gemäß Beispiel 7, welches einen Zustand veranschaulicht, worin die Maske (Phasenverschiebungsmaske) durch Entfernen des nicht notwendigen Lichtschutzfilmmusters 21 erhalten wurde;
13 ist ein beispielhaftes Diagramm eines Messverfahrens für die FC-Menge;
14 ist ein Graph, in dem die Unterschiede (ΔCD) zwischen den Linienbreiten-Messwerten der Muster 1 und 2, die den entsprechenden Messpunkten in 13 entsprechen, pro Typfilm unter dem Fotolack aufgetragen sind;
15 ist ein Graph, um den Veränderungsgrad von ΔCD in Bezug auf das Schreibeflächenverhältnis zu erhalten, d.h., um die FC-Menge pro Typfilm unter dem Fotolack zu erhalten; und
16 ist ein Graph, der die FC-Mengen der Beispiele 1 und 2 und des Vergleichsbeispiels zeigt.

Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen
(Erste Ausführungsform)
1 ist ein erklärendes Diagramm eines Abschnitts eines Maskenrohlings gemäß einer ersten Ausführungsform. In der 1 bezeichnet das Symbol 10 den Maskenrohling. Der Maskenrohling 10 umfasst ein transparentes Substrat 1 und einen Lichtschutzfilm 2, eine Maskenschicht 3 und einen auf Chromnitrid basierenden Film 4, die in dieser Reihenfolge auf dem transparenten Substrat 1 gebildet sind. Der Lichtschutzfilm 2 ist ein Film, der zumindest eine Schicht umfasst, die aus einem Material besteht, das mit einem Trockenätzgas, enthaltend Chlorgas, geätzt werden kann. Die Maskenschicht 3, die auf dem Lichtschutzfilm 2 gebildet ist, ist ein Film mit Beständigkeit gegenüber dem Ätzen des Lichtschutzfilms 2. Die Maskenschicht 3 ist z.B. ein Film, der mit einem Trockenätzgas, enthaltend Fluorgas, geätzt werden kann, während er während des Musterns des Lichtschutzfilms 2 verbleibt, so dass er als Ätzmaske dient. Auf dieser Maskenschicht 3 wird der auf Chromnitrid basierende Film 4 gebildet, der aus einem Material besteht, das zumindest Chrom und Stickstoff enthält.
Der Lichtschutzfilm 2 kann ein Einzelschichtfilm oder ein Multischichtfilm sein. Der Lichtschutzfilm 2 kann eine Antireflexionsschicht an seinem Oberflächenschichtbereich (oberen Schichtbereich) umfassen. Falls notwendig, kann der Lichtschutzfilm 2 auch eine Antireflexionsschicht auf der Seite des transparenten Substrats aufweisen. Der Lichtschutzfilm 2 kann aus einem Material hergestellt werden, das Chrom enthält, z.B. Chrom allein oder eine Chromverbindung. Als Chromverbindung kann z.B. eine Substanz angegeben werden, die Chrom und zumindest eine Art von Element, ausgewählt aus Sauerstoff, Stickstoff, Kohlenstoff und Fluor, enthält.
Die Dicke des Lichtschutzfilms 2 wird so eingestellt, dass die optische Dichte 2,5 oder mehr in Bezug auf das Belichtungslicht beträgt. Zur Anpassung an die Musterminiaturisierung auf das Niveau von einem Viertel Mikrometer Mustergröße in den letzten Jahren beträgt die Dicke des Lichtschutzfilms 2 besonders bevorzugt 90 nm oder kleiner. Dies ist so, weil, wenn die Dicke 90 nm überschreitet, der Fall in Betracht gezogen werden kann, worin die Bildung eines feinen Musters aufgrund von Mikrobeladung (microloading) oder dergleichen während des Trockenätzens schwierig wird. Indem man die Dicke etwas verringert, ist es möglich, eine Verkleinerung des Muster-Seitenverhältnisses (Verhältnis der Mustertiefe zur Musterbreite) zu erreichen und somit eine Verringerung der Gesamtbeladung (global loading) und der Mikrobeladung zu erreichen. Bei einer Belichtungswellenlänge von 200 nm oder kleiner kann der Lichtschutzfilm 2 in dieser Erfindung die erforderliche optische Dichte (z.B. 2,5 oder größer) erreichen, sogar wenn er als dünner Film mit einer Dicke von 90 nm oder kleiner gebildet wird. Bezüglich der Untergrenze der Dicke des Lichtschutzfilms 2 kann sie verringert werden, solange die erforderliche optische Dichte erhalten werden kann.
Das Verfahren zum Bilden des Lichtschutzfilms 2 ist nicht besonders beschränkt, jedoch ist ein Sputter-Filmbildungsverfahren bevorzugt. Durch das Sputter-Filmbildungsverfahren ist es möglich, einen dünnen Film mit gleichmäßiger Dicke zu bilden. Wenn der Lichtschutzfilm 2 auf dem transparenten Substrat 1 durch ein Sputter-Filmbildungsverfahren gebildet wird, kann ein Chrom-Target als Sputtertarget verwendet werden, und als Sputtergas, das in eine Kammer eingeführt wird, kann ein Inertgas verwendet werden, wie z.B. Argongas oder Heliumgas, oder eine Mischung eines Inertgases mit Sauerstoffgas, Stickstoffgas, Stickstoffmonoxidgas, Kohlendioxidgas, Kohlenwasserstoffgas oder dergleichen.
Die Maskenschicht 3 kann aus einem Material hergestellt werden, das Beständigkeit gegenüber dem Ätzen des Lichtschutzfilms 2 aufweist. Wenn z.B. der Lichtschutzfilm 2 aus einem Material hergestellt ist, das Chrom enthält, kann die Maskenschicht 3 aus einem Material hergestellt werden, das Silizium enthält. Als Material, das Silizium enthält, gibt es z.B. ein Material, das Silizium, Sauerstoff und Stickstoff enthält, oder ein Material, das Molybdän, Silizium und Sauerstoff und/oder Stickstoff enthält.
Die Dicke der Maskenschicht 3 ist bevorzugt so dünn wie möglich, um eine herausragende Musterform der unteren Schicht des Lichtschutzfilms 2 zu erreichen, um die CD-Genauigkeit zu verbessern. Wenn z.B. der Lichtschutzfilm 2 aus einem Material hergestellt ist, das Chrom enthält, und die Maskenschicht 3 aus einem Material hergestellt ist, das Silizium enthält, wie vorstehend beschrieben, beträgt die Dicke der Maskenschicht 3 bevorzugt 30 nm oder kleiner. Die Dicke der Maskenschicht 3 beträgt stärker bevorzugt 20 nm oder kleiner, 15 nm oder kleiner oder 10 nm oder kleiner. Die Untergrenze der Dicke der Maskenschicht 3 ist so bestimmt, dass die Maskenschicht 3 verbleibt, während die untere Schicht des Lichtschutzfilms 2 unter Verwendung der Maskenschicht 3 als Maske trockengeätzt wird. Unter Berücksichtigung dieser Punkte wird die Dicke der Maskenschicht 3 bevorzugt auf 5 nm bis 30 nm eingestellt.
Der auf Chromnitrid basierende Film 4 übt eine Wirkung zum Unterdrücken einer Erhöhung der FC-Korrekturmenge aus, wenn eine Elektronenstrahlbeschreibung (EB writing) eines erforderlichen Musters auf einem Fotolackfilm (spezifisch einem Fotolackfilm zur Beschreibung mit Elektronenstrahlen) durchgeführt wird, der bei der Maskenherstellung auf dem auf Chromnitrid basierenden Film 4 gebildet wird. Der auf Chromnitrid basierende Film 4 wird aus einem Material hergestellt, das mindestens Chrom und Stickstoff enthält, und spezifisch kann ein Chromnitridfilm, bestehend aus Chrom und Stickstoff, ein Chromoxynitridfilm, bestehend aus Chrom, Sauerstoff und Stickstoff, ein Chromcarbonitridfilm, bestehend aus Chrom, Kohlenstoff und Stickstoff, oder ein Chromoxycarbonitridfilm, bestehend aus Chrom, Sauerstoff, Kohlenstoff und Stickstoff, verwendet werden. Der auf Chromnitrid basierende Film 4 kann z.B. durch Sputtern gebildet werden. Spezifisch kann der auf Chromnitrid basierende Film 4 durch reaktives Sputtern gebildet werden, wobei ein Chromtarget als Sputtertarget in einer gemischten Gasatmosphäre verwendet wird, die ein Inertgas, wie z.B. ArGas oder He-Gas, und ein aktives Gas, enthaltend ein auf Stickstoff basierendes Gas, wie z.B. N₂-Gas, ein NO-Gas oder ein N₂O-Gas, enthält. Zum Bilden des auf Chromnitrid basierenden Films 4, der Sauerstoff und/oder Kohlenstoff enthält, wird der Film in einer gemischten Gasatmosphäre gebildet, der O₂-Gas, CO₂-Gas, CO-Gas, CH₄-Gas oder dergleichen als aktives Gas zugefügt worden ist. Die Dicke des auf Chromnitrid basierenden Films 4 beträgt bevorzugt 5 nm oder mehr, um eine Erhöhung der FC-Korrekturmenge zu unterdrücken, und sie beträgt stärker bevorzugt 10 nm oder mehr oder 15 nm oder mehr. Die Obergrenze der Dicke des auf Chromnitrid basierenden Films 4 beträgt angesichts der Verbesserung der Musterform der unteren Schicht der Maskenschicht 3 und des Lichtschutzfilms 2 und zur Verbesserung der CD-Genauigkeit bevorzugt 30 nm oder weniger.
Die Maskenschicht 3 oder der auf Chromnitrid basierende Film 4 kann mit einer Funktion zum Vermeiden der Reflexion von Belichtungslicht versehen werden, indem dessen Zusammensetzung usw. eingestellt wird. In diesem Fall kann ein Lichtschutzfilmmuster einer Maske eine Struktur, worin die Maskenschicht 3 auf dem Lichtschutzfilm 2 gebildet ist, oder eine Struktur, worin die Maskenschicht 3 und der auf Chromnitrid basierende Film 4 auf dem Lichtschutzfilm 2 gebildet sind, annehmen.
(Zweite Ausführungsform)
2 ist ein erklärendes Diagramm eines Abschnitts eines Maskenrohlings gemäß der zweiten Ausführungsform. Der ausführungsgemäße Maskenrohling weist einen Fotolackfilm 5 auf, der auf einem auf Chromnitrid basierenden Film 4 gebildet ist. Der Fotolackfilm 5 ist spezifisch ein Fotolackfilm für die Beschreibung mit Elektronenstrahlen. Die Dicke des Fotolackfilms 5 ist bevorzugt so dünn wie möglich, um eine hohe Mustergenauigkeit (CD-Genauigkeit) des Lichtschutzfilms 2 zu erreichen. Spezifisch beträgt die Dicke des Fotolackfilms 5 bevorzugt 400 nm oder kleiner, und stärker bevorzugt 300 nm oder kleiner, 200 nm oder kleiner oder 150 nm oder kleiner.
Die Untergrenze der Dicke des Fotolackfilms 5 ist so bestimmt, dass der Fotolackfilm 5 verbleibt, während die untere Schicht des auf Chromnitrid basierenden Films 4 trockengeätzt wird, wobei als Ätzmaske ein Fotolackmuster verwendet wird, das durch Anwenden von Schreibe- und Entwicklungsprozessen auf den Fotolackfilm 5 gebildet worden ist. Unter Berücksichtigung dieser Punkte wird die Dicke des Fotolackfilms 5 bevorzugt auf 50 nm bis 400 nm eingestellt.
Um eine hohe Auflösung zu erreichen, ist das Material des Fotolackfilms 5 bevorzugt ein chemisch verstärkter Fotolack, der eine hohe Fotolackempfindlichkeit aufweist. In dieser Erfindung ist ein auf Polyhydroxystyrol basierender (nachstehend als „PHS-basierender“ bezeichnet) chemisch verstärkter Fotolack geeignet, weil er für die FC-Mengenunterdrückende Wirkung durch einen Chromoxynitridfilm während des Elektronenstrahlschreibens auf dem Fotolackfilm hochgradig effektiv ist.
(Dritte Ausführungsform)
3 ist ein erklärendes Diagramm eines Abschnitts eines Maskenrohlings gemäß der dritten Ausführungsform. Die Maskenrohlinge gemäß den vorstehenden ersten und zweiten Ausführungsformen sind jeweils sogenannte binäre Maskenrohlinge. Diese Erfindung ist jedoch auch auf einen Maskenrohling zur Verwendung bei der Herstellung einer Halbton- bzw. Raster-Phasenverschiebungsmaske („half tone phase shift mask“) anwendbar. Der in 3 gezeigte Maskenrohling gemäß dieser Ausführungsform ist ein Maskenrohling zur Verwendung bei der Herstellung einer Halbton- bzw. Raster-Phasenverschiebungsmaske, worin ein Halbton- bzw. Raster-Phasenverschiebungsfilm 6 zwischen einem transparenten Substrat und einem Lichtschutzfilm 2 gebildet ist. In diesem Fall kann dies so konfiguriert werden, dass die erforderliche optische Dichte (z.B. 2,5 oder mehr) durch eine Kombination des Halbton- bzw. Raster-Phasenverschiebungsfilms 6 und des Lichtschutzfilms 2 erreicht wird. In diesem Fall kann die optische Dichte des Lichtschutzfilms 2 selbst auf 0,5 oder größer eingestellt werden, und bevorzugt kann sie zwischen 0,5 und 2,5 eingestellt werden.
Der Halbton- bzw. Raster-Phasenverschiebungsfilm 6 transmittiert Licht mit einer Intensität, die im Wesentlichen nicht zur Belichtung beiträgt (z.B. 1 bis 30 % in Bezug auf eine Belichtungswellenlänge), wodurch ein vorbestimmter Phasenunterschied herbeigeführt wird. Der Halbton- bzw. Raster-Phasenverschiebungsfilm 6 umfasst Lichtsemitransmissive (halbdurchlässige) Bereiche, die durch Mustern des Halbton- bzw. Raster-Phasenverschiebungsfilms 6 gebildet sind, und Licht-transmissive (lichtdurchlässige) Bereiche, die ohne Halbton- bzw. Raster-Phasenverschiebungsfilm 6 gebildet sind und eingerichtet sind, Licht mit einer Intensität zu transmittieren, die im Wesentlichen zur Belichtung beiträgt. Indem so konfiguriert wird, dass die Phase des Lichts, das durch die Licht-semitransmissiven (halbdurchlässigen) Bereiche transmittiert wird, in Bezug auf die des Lichts, das durch die Licht-transmissiven (lichtdurchlässigen) Bereiche transmittiert wird, im Wesentlichen invertiert ist, löschen sich aufgrund von Diffraktion die Lichtstrahlen gegenseitig aus, die nahe zu den Grenzen zwischen Licht-semitransmissiven Bereichen und Licht-transmissiven Bereichen eingedrungen sind. Hierdurch beträgt die Lichtintensität an den Grenzbereichen nahezu Null, wodurch der Kontrast, d.h. die Auflösung, an den Grenzbereichen erhöht wird.
Der Halbton- bzw. Raster-Phasenverschiebungsfilm 6 besteht bevorzugt aus einem Material, das eine andere Ätzselektivität als der hierauf gebildete Lichtschutzfilm 2 besitzt. Als Material des Halbton- bzw. Raster-Phasenverschiebungsfilms 6 kann z.B. ein Metall, wie z.B. Molybdän, Wolfram, Tantal oder Hafnium, oder eine Substanz, die im Wesentlichen Silizium und Sauerstoff und/oder Stickstoff enthält, genannt werden. Der Halbton- bzw. Raster-Phasenverschiebungsfilm 6 kann in der Form einer Einzelschicht oder als Vielzahl von Schichten vorliegen. Der auf dem Halbton- bzw. Raster-Phasenverschiebungsfilm 6 gebildete Lichtschutzfilm 2 ist so konfiguriert, dass die laminierte Struktur, die den Halbton- bzw. Raster-Phasenverschiebungsfilm 6 und den Lichtschutzfilm 2 kombiniert, eine optische Dichte von 2,5 oder größer in Bezug auf das Belichtungslicht bereitstellt. Die Dicke des so konfigurierten Lichtschutzfilms 2 beträgt bevorzugt 50 nm oder kleiner. Dies ist so, weil, wie vorstehend beschrieben, der Fall in Betracht gezogen werden kann, worin die Bildung eines feinen Musters aufgrund von Mikrobeladung oder dergleichen während des Trockenätzens schwierig wird.
Nachstehend werden im Detail auf der Grundlage von Beispielen Maskenrohlinge und Masken, bei denen diese Maskenrohlinge verwendet werden, inklusive ihrer Herstellungsverfahren, beschrieben.
(Beispiel 1)
Der Maskenrohling 10 des Beispiels 1 umfasst ein transparentes Substrat 1 und einen Lichtschutzfilm 2, eine Maskenschicht 3 und einen auf Chromnitrid basierenden Film 4, die in dieser Reihenfolge auf dem transparenten Substrat 1 gebildet sind (siehe 1).
Nachstehend wird der Maskenrohling und eine Maske gemäß Beispiel 1 beschrieben, wobei deren Herstellungsverfahren beschrieben werden. Die 4 bis 9 sind Abschnittsansichten, die den Maskenrohling gemäß Beispiel 1 und die Masken-Herstellungsprozesse unter Verwendung solch eines Maskenrohlings veranschaulichen. Der Maskenrohling 10 des Beispiels 1 umfasst das transparente Substrat 1, hergestellt aus synthetischem Quarzglas und mit präzisionspolierten Hauptoberflächen und -endflächen, den Lichtschutzfilm 2, der auf dem transparenten Substrat 1 gebildet ist und im Wesentlichen Chrom enthält, die Maskenschicht 3, hergestellt aus einem Material, das Silizium enthält, welcher als Ätzmaske beim Mustern des Lichtschutzfilms 2 dienen wird, und den auf Chromnitrid basierenden Film 4. Durch Bilden dieses Lichtschutzfilms 2, der Maskenschicht 3 und des auf Chromnitrid basierenden Films 4 durch Sputtern wird der Maskenrohling 10 hergestellt (siehe 1).
Nachstehend wird im Detail ein Herstellungsverfahren des Maskenrohlings 10 und ein Herstellungsverfahren der Maske 100 unter Verwendung des Maskenrohlings 10 beschrieben. Durch die Verwendung einer Einzelsubstrat („single-wafer“)-Sputtervorrichtung wurde reaktives Sputtern in einer gemischten Gasatmosphäre aus Ar-, N₂- und He-Gasen (Ar: 30 Vol.%, N₂: 30 Vol.%, He: 40 Vol.%) unter Verwendung eines Chrom-Targets als Sputtertarget durchgeführt, wodurch eine Chromnitridschicht, bestehend aus Chrom und Stickstoff, auf dem transparenten Substrat 1 gebildet wurde.
Dann wurde das reaktive Sputtern in einer gemischten Gasatmosphäre aus Ar-, CH₄- und He-Gasen (Ar: 54 Vol.%, CH₄: 6 Vol.%, He: 40 Vol.%) durchgeführt, wodurch eine Chromcarbonitridschicht, bestehend aus Chrom, Stickstoff und Kohlenstoff, gebildet wurde. Dann wurde reaktives Sputtern in einer gemischten Gasatmosphäre aus Ar- und NO-Gasen (Ar: 90 Vol.%, NO: 10 Vol.%) durchgeführt, wodurch eine Chromoxynitridschicht, bestehend aus Chrom, Sauerstoff und Stickstoff, gebildet wurde. Auf diese Weise wurde der Lichtschutzfilm 2 mit einer Antireflexionsfunktion an dessen Oberflächenschicht gebildet. Die Dicke des Lichtschutzfilms 2 betrug 67 nm.
Dann wurde die Maskenschicht 3 auf dem Lichtschutzfilm 2 unter Verwendung der Einzelsubstrat-Sputtervorrichtung gebildet, um als Ätzmaske beim Mustern des Lichtschutzfilms 2 zu dienen. Spezifisch wurde reaktives Sputtern in einer gemischten Gasatmosphäre aus Ar- und N₂-Gasen (Ar: 10 Vol.%, N₂: 90 Vol.%) durchgeführt, wobei ein Target aus Molybdänsilizid (Molybdän : Silizium = 10 : 90 (Atomprozentverhältnis)) als Sputtertarget verwendet wurde, wodurch ein Molybdänsilizidnitridfilm, bestehend aus Molybdän, Silizium und Stickstoff, als Maskenschicht 3 gebildet wurde. Die Dicke der Maskenschicht 3 betrug 15 nm.
Dann wurde mit der Einzelsubstrat-Sputtervorrichtung ein reaktives Sputtern in einer gemischten Gasatmosphäre aus Ar- und NO-Gasen (Ar: 80 Vol.%, NO: 20 Vol.%) unter Verwendung eines Chromtargets als Sputtertarget durchgeführt, wodurch der auf Chromnitrid basierende Film 4, bestehend aus Chrom, Sauerstoff und Stickstoff (bestehend aus Chromoxynitrid), auf der Maskenschicht 3 gebildet wurde. Die Dicke des Chromnitrid basierenden Films 4 betrug 10 nm. Auf diese Weise wurde der Maskenrohling 10 erhalten.
Als Nächstes werden die Herstellungsprozesse der Maske 100 unter Verwendung des erhaltenen Maskenrohlings 10 beschrieben. Es wurde ein Fotolack zum Beschreiben mit Elektronenstrahlen, der ein auf PHS (Polyhydroxystyrol)-basierender, chemisch verstärkter Fotolack war (CAR:FEP-171, hergestellt von FUJIFILM Electronic Materials Co., Ltd.) auf den Maskenrohling 10 rotationsbeschichtet und dann einer Wärme/Trocknungsbehandlung unterzogen, wodurch ein Fotolackfilm 5 mit einer Dicke von 200 nm gebildet wurde (4).
Dann wurde unter Verwendung einer Elektronenstrahl-Schreibevorrichtung eine Musterbeschreibung auf dem auf dem Maskenrohling gebildeten Fotolackfilm 5 durchgeführt, und danach wurde eine Entwicklung unter Verwendung eines vorbestimmten Entwicklers durchgeführt, wodurch ein Fotolackmuster 51 gebildet wurde (5).
Dann wurde unter Verwendung des Fotolackmusters 51 als Ätzmaske ein Trockenätzen mit einem Trockenätzgas in der Form eines gemischten Gases Gas aus Cl- und O₂-Gasen durchgeführt, wodurch ein Muster des auf Chromnitrid basierenden Films 41 gebildet wurde (6).
Dann wurde das Fotolackmuster 51 mit einer Fotolack-Ablöselösung (resist stripping solution) entfernt, und dann wurde unter Verwendung des Musters des auf Chromnitrid basierenden Films 41 als Ätzmaske ein Trockenätzen mit einem Trockenätzgas in der Form eines gemischten Gases aus CF₄- und O₂-Gasen durchgeführt, wodurch ein Maskenschichtmuster 31 gebildet wurde, das ein Muster aus einem Molybdänsilizidnitridfilm ist (7).
Dann wurde unter Verwendung eines laminierten Filmmusters, umfassend das Muster des auf Chromnitrid basierenden Films 41 und das Maskenschichtmuster 31, ein Trockenätzen mit einem Trockenätzgas in der Form eines gemischten Gases aus Cl- und O₂-Gasen durchgeführt, wodurch ein Lichtschutzfilmmuster 21 gebildet wurde (8). Das Muster des auf Chromnitrid basierenden Films 41 wird beim Mustern des Lichtschutzfilms 2 entfernt, und daher verbleibt nur das Maskenschichtmuster 31, das das Muster des Molybdänsilizidnitridfilms ist, auf dem Lichtschutzfilmmuster 21.
Letztendlich wird der Molybdänsilizidnitridfilm, d.h. das Maskenschichtmuster 31, das auf dem Lichtschutzfilmmuster 21 verblieb, entfernt, wodurch die Maske 100 erhalten wurde (9).
In der erhaltenen Maske 100 wurde das Lichtschutzfilmmuster 21 auf dem transparenten Substrat 1 so gebildet, dass es isolierte Raummuster (isolated space patterns) mit einer Vielzahl von Musterlinienbreiten (120 nm bis 1600 nm) umfasst. Es wurde eine Bewertung der erhaltenen Maske 100 durchgeführt, indem als CD-Linearität der Unterschied zwischen den Maximum- und Minimumwerten der Abweichungen zwischen den geplanten und den gemessenen Werten der Vielzahl von Musterlinienbreiten des Lichtschutzfilmmustern 21 erhalten wurde. Im Fall der Maske von Beispiel 1 wurde ein sehr zufriedenstellender Wert von 3 nm als dessen CD-Linearität erhalten. Dieser Wert erfüllt den Wert von CD-Linearität vollständig, der für eine Maske in der Halbleiter-Designvorgabe von DRAM-Halb-Abstand (half-pitch) von 32 nm erforderlich ist.
(Beispiel 2)
Ein Maskenrohling 10 und eine Maske 100 gemäß Beispiel 2 wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer dass die Dicke des auf Chromnitrid basierenden Films 4 auf 5 nm eingestellt wurde. Die erhaltene Maske wurde auf die gleiche Weise wie vorstehend beschrieben bewertet, wobei ein zufriedenstellender Wert von 5 nm als dessen CD-Linearität erhalten wurde. Dieser Wert erfüllt den Wert der CD-Linearität, der für eine Maske in der Halbleiter-Designvorgabe von DRAM half-pitch 32 nm erforderlich ist.
(Beispiele 3 und 4)
Die Maskenrohlinge 10 und die Masken 100 gemäß den Beispielen 3 und 4 wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer dass ein auf Chromnitrid basierender Film 4 als Chromnitridfilm, bestehend aus Chrom und Stickstoff (Beispiel 3) gebildet wurde und ein auf Chromnitrid basierender Film 4 als Chromoxycarbonitridfilm, bestehend aus Chrom, Sauerstoff, Kohlenstoff und Stickstoff (Beispiel 4) gebildet wurde. Der Chromnitridfilm des Beispiels 3 wurde durch Durchführen von reaktivem Sputtern in einer gemischten Gasatmosphäre aus Ar- und N₂-Gasen gebildet. Der Chromoxycarbonitridfilm von Beispiel 4 wurde durch Durchführen von reaktivem Sputtern in einer gemischten Gasatmosphäre aus Ar-, CO₂- und N₂-Gasen durchgeführt. Die erhaltenen Masken wurden auf die gleiche Weise wie vorstehend beschrieben bewertet, wobei ein zufriedenstellender Wert von 5 nm als CD-Linearität von jedem von ihnen erhalten wurde. Dieser Wert erfüllt den Wert der CD-Linearität, der für eine Maske in der Halbleiter-Designvorgabe von DRAM half-pitch 32 nm erforderlich ist.
(Beispiele 5 und 6)
Die Maskenrohlinge 10 und die Masken 100 gemäß den Beispielen 5 und 6 wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer dass eine Maskenschicht 3 als Siliziumoxynitridfilm, bestehend aus Silizium, Sauerstoff und Stickstoff (Beispiel 5) gebildet wurde, und eine Maskenschicht 3 als Molybdänsilizidoxynitridfilm, bestehend aus Molybdän, Silizium, Sauerstoff und Stickstoff (Beispiel 6), gebildet wurde. Der Siliziumoxynitridfilm von Beispiel 5 wurde durch Durchführen von reaktivem Sputtern in einer gemischten Gasatmosphäre aus Ar- und NO-Gasen (Ar: 20 Vol.%, NO: 80 Vol.%) unter Verwendung eines Siliziumtargets als Sputtertarget gebildet.
Der Molybdänsilizidoxynitridfilm von Beispiel 6 wurde durch Durchführen von reaktivem Sputtern in einer gemischten Gasatmosphäre aus Ar- und NO-Gasen (Ar: 10 Vol.%, NO: 90 Vol.%) unter Verwendung eines Targets aus Molybdänsilizid (Molybdän:Silizium = 10:90 (Atomprozentverhältnis)) als Sputtertarget gebildet.
Die erhaltenen Masken wurden auf die gleiche Weise wie vorstehend beschrieben bewertet, wobei ein zufriedenstellender Wert von 3 nm als CD-Linearität von jedem von ihnen erhalten wurde. Dieser Wert erfüllt den Wert der CD-Linearität, der für eine Maske in der Halbleiter-Designvorgabe von DRAM half-pitch 32 nm erforderlich ist.
(Beispiel 7)
Ein Maskenrohling (Phasenverschiebungsmaskenrohling) wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer dass ein Halbton- bzw. Raster-Phasenverschiebungsfilm 6, der als Phasenverschiebungsfilm dient, zwischen einem transparenten Substrat 1 und einem Lichtschutzfilm 2 gebildet wurde, und es wurde eine Maske (Phasenverschiebungsmaske) unter Verwendung dieses Maskenrohlings hergestellt. Nachstehend werden der Maskenrohling und die Maske gemäß Beispiel 7 beschrieben, inklusive ihrer Herstellungsprozesse. Mit Ausnahme der Bildung und des Musterns des Halbton- bzw. Raster-Phasenverschiebungsfilms 6 sind die Herstellungsprozesse im Wesentlichen die gleichen wie in Beispiel 1. Daher werden der Einfachheit halber die Prozesse bis zum Mustern des Halbton- bzw. Raster-Phasenverschiebungsfilms 6 unter Bezugnahme auf die vorstehend beschriebenen 4 bis 9 beschrieben, und die Prozesse zum Mustern des Halbton- bzw. Raster-Phasenverschiebungsfilms 6 werden unter Bezugnahme auf die 10 bis 12 beschrieben.
Der Halbton- bzw. Raster-Phasenverschiebungsfilm 6 wurde auf dem transparenten Substrat 1 unter Verwendung einer Einzelsubstrat-Sputtervorrichtung gebildet. Spezifisch wurde reaktives Sputtern in einer gemischten Gasatmosphäre aus Ar- und N₂-Gasen (Ar: 10 Vol.%, N₂: 90 Vol.%) unter Verwendung eines Targets aus Molybdänsilizid (Molybdän : Silizium = 8:92 (Atomprozentverhältnis)) als Sputtertarget durchgeführt, wodurch der Halbton- bzw. Raster-Phasenverschiebungsfilm 6 in der Form eines Molybdänsilizidnitridfilms, bestehend aus Molybdän, Silizium und Stickstoff, gebildet wurde. Die Dicke des Halbton- bzw. Raster-Phasenverschiebungsfilms 6 wurde so eingerichtet, dass eine Durchlässigkeit (Transmission) von 5,5 % und eine Phasenverschiebung von etwa 180 Grad in Bezug auf ArF-Excimer-Laserlicht (Wellenlänge: 193 nm) bereitgestellt wurde.
Die Maske wurde auf die folgende Weise hergestellt. Zunächst wurde wie in Beispiel 1 ein Fotolack zum Beschreiben mit Elektronenstrahlen (CAR:FEP-171, hergestellt von FUJIFILM Electronic Materials Co., Ltd.) auf den Maskenrohling rotationsbeschichtet, bei dem der Halbton- bzw. Raster-Phasenverschiebungsfilm 6, der Lichtschutzfilm 2, eine Maskenschicht 3 und ein auf Chromnitrid basierender Film 4 auf dem transparenten Substrat 1 gebildet worden waren, und dann einer Wärme/Trocknungsbehandlung unterzogen, wodurch ein Fotolackfilm 5 mit einer Dicke von 200 nm gebildet wurde (siehe 3).
Dann wurde unter Verwendung einer Elektronenstrahl-Schreibevorrichtung eine Musterbeschreibung auf dem auf dem Maskenrohling 10 gebildeten Fotolackfilm 5 durchgeführt, und danach wurde eine Entwicklung zur Verwendung eines vorbestimmten Entwicklers durchgeführt, wodurch ein Fotolackmuster 51 gebildet wurde (siehe 5).
Dann wurde unter Verwendung des Fotolackmusters 51 als Ätzmaske ein Trockenätzen mit einem Trockenätzgas in der Form eines gemischten Gases aus Cl- und O₂-Gasen durchgeführt, wodurch ein Muster eines auf Chromnitrid basierenden Films 41 gebildet wurde (siehe 6).
Dann wurde das Fotolackmuster 51 mit einer Fotolack-Ablöselösung (resist stripping solution) entfernt, und dann wurde unter Verwendung des Musters des auf Chromnitrid basierenden Films 41 als Ätzmaske ein Trockenätzen mit einem Trockenätzgas in der Form eines gemischten Gases aus CF₄- und O₂-Gasen durchgeführt, wodurch ein Maskenschichtmuster 31 gebildet wurde, das ein Muster eines Molybdänsilizidnitridfilms war (siehe 7).
Dann wurde unter Verwendung eines laminierten Filmmusters, umfassend das Muster des auf Chromnitrid basierenden Films 41 und das Maskenschichtmuster 31, als Ätzmaske ein Trockenätzen mit einem Trockenätzgas in der Form eines gemischten Gases aus Cl- und O₂-Gasen durchgeführt, wodurch ein Lichtschutzfilmmuster 21 gebildet wurde (siehe 8). Das Muster des auf Chromnitrid basierenden Films 41 wird beim Mustern des Lichtschutzfilms 2 entfernt, und daher verbleibt nur das Maskenschichtmuster 31, das ein Muster eines Molybdänsilizidnitridfilms ist, auf dem Lichtschutzfilmmuster 21.
10 ist ein Diagramm, das einen Zustand veranschaulicht, worin das Lichtschutzfilmmuster 21 und das Maskenschichtmuster 31 auf dem Halbton- bzw. Raster-Phasenverschiebungsfilm 6 bei der Herstellung der Maske unter Verwendung des Maskenrohlings gemäß Beispiel 7 gebildet sind.
Dann wurde unter Verwendung eines laminierten Filmmusters, umfassend das Maskenschichtmuster 31 und das Lichtschutzfilmmuster 21, als Ätzmaske ein Trockenätzen mit einem Trockenätzgas in der Form eines gemischten Gases aus CF₄- und O₂-Gasen durchgeführt, wodurch ein Phasenverschiebungsfilmmuster 61 gebildet wurde (siehe 11). Das Maskenschichtmuster 31 wurde beim Mustern des Phasenverschiebungsfilms 6 entfernt. Letztendlich wurde das Lichtschutzfilmmuster 21 in notwendigen Bereichen stehen gelassen, während es in nicht notwendigen Bereichen entfernt wurde, wodurch die Maske (Phasenverschiebungsmaske) erhalten wurde (siehe 12).
Das Phasenverschiebungsfilmmuster 61 der erhaltenen Maske wurde auf die gleiche Weise wie vorstehend beschrieben bewertet, wobei ein sehr zufriedenstellender Wert von 3 nm als dessen CD-Linearität erhalten wurde. Dieser Wert erfüllt den Wert der CD-Linearität vollständig, die für eine Maske bei der Halbleiter-Designvorgabe von DRAM half-pitch 32 nm erforderlich ist.
(Vergleichsbeispiel)
Es wurden ein Maskenrohling und eine Maske auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer dass der auf Chromnitrid basierende Film 4 nicht gebildet wurde. Die erhaltene Maske wurde auf die gleiche Weise wie vorstehend beschrieben bewertet, wobei die CD-Linearität 7 nm betrug und somit den Wert der CD-Linearität nicht erfüllt, der für eine Maske in der Halbleiterdesignvorgabe von DRAM half-pitch 32 nm erforderlich ist.
Als Nächstes werden die Ergebnisse der FC-Mengenüberprüfung, die für die vorstehend beschriebenen Beispiele 1 und 2 und das Vergleichsbeispiel durchgeführt wurde, unter Bezugnahme auf die 13 bis 16 beschrieben. 13 ist ein erklärendes Diagramm eines FC-Mengenmessverfahrens, 14 ist ein Graph, worin die Unterschiede (ΔCD) zwischen den gemessenen Linienbreitenwerten der Muster 1 und 2, die den entsprechenden Messpunkten in 13 entsprechen, je Filmtyp unter dem Fotolack aufgetragen sind, 15 ist ein Graph zum Erhalt des Veränderungsgrads von ΔCD in Bezug auf den Anteil der beschriebenen Fläche (writing area ratio), d.h. zum Erhalt der FC-Menge, je Filmtyp unter dem Fotolack, und 16 ist ein Graph, der die FC-Mengen von Beispielen 1 und 2 und vom Vergleichsbeispiel zeigt.
Hierin ist die FC-Menge als CD-Fehlerwert definiert, der durch einen Schleiereffekt verursacht wird und auf die folgende Weise erhalten wird.

(a) Wie in 13 veranschaulicht, wird bei jedem der Fotolackfilm-beschichteten Maskenrohlinge, bei denen die Fotolackfilme auf den Maskenrohlingen von Beispielen 1 und 2 bzw. vom Vergleichsbeispiel gebildet sind, ein Fotolackmuster gebildet, das die identisch entworfenen Muster 1 und 2 (die jeweils ein Linien- und Raummuster, „line and space pattern“, (nachstehend auch als „L & S“ bezeichnet) mit einer Linienbreite von 300 nm und lateral ausbreitend in 13 sind) und ein 100 % flächiges Muster (solid pattern) mit einer Breite von 40 mm und auf beiden Seiten des Musters 1 an dessen Zentralbereich (obere und untere Seiten in 13) vorgesehen, umfasst. Das Fotolackmuster wird durch Durchführen von Elektronenstrahlbeschreibung eines Layout-Testmusters und Anwenden eines Entwicklungsprozesses hierauf gebildet.
(b) Die L & S-Breite von jedem der Muster 1 und 2 wird an 495 Messpunkten in einem Abstand von 256 um (über eine Länge von etwa 126,5 mm) gemessen. In diesem Fall wird eine Dreipunktmessung der L & S-Breite an jedem der Messpunkte durchgeführt.
(c) Der Mittelwert der Dreipunktmessung wird an jedem der 495 Messpunkte für jedes der Muster 1 und 2 erhalten, wodurch ein Unterschied (ΔCD) zwischen den gemessenen Linienbreitenwerten der Muster 1 und 2, die jedem der Messpunkte entspricht, erhalten wird. Dies ermöglicht es, einen Beitrag der CD-Verteilung zu eliminieren, der durch die Entwicklungsprozesse verursacht wird, und somit die reine FC-Menge zu erhalten.
(d) Die Unterschiede (ΔCD) werden je Filmtyp unter dem Fotolack erhalten, d.h. je Filmtyp, der unmittelbar unter dem Fotolack gebildet ist (14).
(e) Es wird der Anteil der Schreibefläche (writing area ratio) innerhalb eines Radius, in dem ein Einfluss eines Schleiereffekts auftritt (fogging effect influence radius) (ein Wert von σ (Standardabweichung), der durch Fitten von 14 mit einer Fehlerfunktion erhalten wird) an jedem der Messpunkte berechnet, wobei der Anteil der Schreibefläche ein Anteil einer mit Elektronenstrahlen bestrahlten Fläche innerhalb des Radius, in dem ein Einfluss des Schleiereffekts auftritt, ist.
(f) Es wird ein Graph mit einer Abszissenachse, die den Schreibeflächenanteil darstellt, und einer Ordinatenachse, die ΔCD darstellt, hergestellt, und die Steigung der linearen Annäherung wird als FC-Menge erhalten (15).
(g) Die FC-Menge wird je Filmtyp unter dem Fotolack erhalten (16).

Wie in 16 gezeigt, ist ersichtlich, dass die FC-Menge in jedem der Beispiele 1 und 2 deutlich kleiner ist als im Vergleichsbeispiel. Diese FC-Menge in jedem der Beispiele 1 und 2 ermöglicht die FC-Korrektur bei der Fotolackmusterbildung vollständig und ermöglicht es somit, eine Maske mit herausragender CD-Gleichmäßigkeit und CD-Linearität zu bilden.
Diese Erfindung kann weithin für die Herstellung von Halbleiterelementen oder dergleichen als Maske zur Verwendung bei der Feinmusterübertragung in der Lithographie oder dergleichen und als Maskenrohling, der eine Basis solch einer Maske ist, eingesetzt werden.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Fotomaske (100), umfassend die Schritte: Herstellen eines Maskenrohlings (10), umfassend ein transparentes Substrat (1), einen Lichtschutzfilm (2), gebildet auf dem transparenten Substrat und hergestellt aus einem Material, das hauptsächlich Chrom enthält, und umfassend eine Antireflexionsschicht an seinem Oberflächenschichtbereich, eine Maskenschicht (3), gebildet auf der Antireflexionsschicht des Lichtschutzfilms, um als Ätzmaske beim Ätzen zu dienen, bei dem der Lichtschutzfilm zu einem Übertragungsmuster geformt wird, wobei die Maskenschicht aus einem Material hergestellt ist, das Silizium enthält, einen auf Chromnitrid basierenden Film (4), der auf der Maskenschicht gebildet ist und zumindest Chrom und Stickstoff enthält, und einen Film aus einem Fotolack (5) zur Beschreibung mit Elektronenstrahlen, der auf dem auf Chromnitrid basierenden Film gebildet ist; Anwenden eines Muster-Schreibeprozesses und eines Entwicklungsprozesses auf den Film aus einem Fotolack zur Beschreibung mit Elektronenstrahlen, um ein Fotolackmuster (51) zu bilden; Trockenätzen des auf Chromnitrid basierenden Films unter Verwendung des Fotolackmusters als Ätzmaske, um ein Muster (41) eines auf Chromnitrid basierenden Films (4) zu bilden; Trockenätzen der Maskenschicht (3) unter Verwendung des Musters (41) des auf Chromnitrid basierenden Films (4) als Ätzmaske, um ein Maskenschichtmuster (31) zu bilden; und Trockenätzen des Lichtschutzfilms (2) unter Verwendung des Maskenschichtmusters (31) als Ätzmaske, um ein Lichtschutzfilmmuster (21) zu bilden und Entfernen des Musters (41) des auf Chromnitrid basierenden Films (4) beim Mustern des Lichtschutzfilms (2).
Verfahren zur Herstellung einer Fotomaske (100) gemäß Anspruch 1, worin der auf Chromnitrid basierende Film (4) eine Dicke von 5 nm bis 30 nm aufweist.
Verfahren zur Herstellung einer Fotomaske (100) gemäß Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend den Schritt des Entfernens des Maskenschichtmusters (31).
Verfahren zur Herstellung einer Fotomaske (100) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, worin der auf Chromnitrid basierende Film (4) durch ein Trockenätzgas enthaltend Chlorgas, die Maskenschicht (3) durch ein Trockenätzgas enthaltend Fluorgas, und der Lichtschutzfilm (2) durch ein Trockenätzgas enthaltend Chlorgas trockengeätzt wird.
Verfahren zur Herstellung einer Fotomaske (100) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, worin ein Phasenverschiebungsfilm (6) zwischen dem transparenten Substrat (1) und dem Lichtschutzfilm (2) gebildet ist.
Verfahren zur Herstellung einer Fotomaske (100) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, worin das Maskenschichtmuster (31) beim Mustern des Phasenverschiebungsfilms (6) entfernt wird.